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新聞(wén)中心(xīn)> 菌(jūn)種凍幹是微生物保(bǎo)存領(lǐng)域中的一(yī)項(xiàng)關(guān)鍵(jiàn)技術(shù)
菌種凍幹(gān)是微生(shēng)物保存領(lǐng)域(yù)中(zhōng)的一(yī)項關鍵技術
點(diǎn)擊次數(shù)：1257 更(gēng)新(xīn)時間(jiān)：2025-07-03
菌種凍(dòng)幹(Lyophilization，又稱冷(lěng)凍幹(gān)燥)是(shì)微生(shēng)物保存(cún)領域(yù)的一(yī)項(xiàng)關鍵(jiàn)技術，通(tōng)過低溫(wēn)冷凍→真(zhēn)空(kōng)升華→解析(xī)幹(gān)燥(zào)三(sān)步(bù)法，將菌體(tǐ)中的(dí)水(shuǐ)分(fēn)以冰(bīng)晶(jīng)形式(shì)直(zhí)接升(shēng)華去除(chú)，獲得(dé)含水(shuǐ)量(liáng)低(dī)(通常<5%)的(dí)幹(gān)燥菌(jūn)粉。
菌種(zhǒng)凍幹的核(hé)心在(zài)於通過物理狀態(tài)變化(huà)實現菌(jūn)體脫水，同(tóng)時(shí)保留其生物(wù)學活性(xìng)。其工藝(yì)流(liú)程(chéng)可分為三(sān)個(gè)階段：
1.預處理階段：保護劑添(tiān)加與菌體(tǐ)穩(wěn)定
保護劑選擇：糖(táng)類(如海藻糖，蔗(zhè)糖)：通過氫鍵替代水分子(zǐ)與(yǔ)菌體蛋白質結(jié)合，防止(zhǐ)冷凍(dòng)導致(zhì)的蛋白質(zhì)變性；
蛋白(bái)質(zhì)類(lèi)(如牛血(xiě)清(qīng)白(bái)蛋白，脫脂奶粉)：形(xíng)成包裹(guǒ)層，減少冰晶對細(xì)胞膜的機械損傷(shāng)；聚(jù)合物(如(rú)聚(jù)乙(yǐ)烯(xī)吡(pǐ)咯烷酮，聚(jù)乙二醇)：調節溶(róng)液粘(nián)度(dù)，控製冰(bīng)晶(jīng)生長速(sù)率(shuài)。
菌體(tǐ)懸浮：將(jiāng)菌體與保護(hù)劑(jì)按一(yī)定比(bǐ)例(通(tōng)常1:1~1:5)混合(hé)，製(zhì)成濃(nóng)度(dù)約10~100 CFU/mL的懸(xuán)浮(fú)液，確保(bǎo)凍幹後(hòu)菌粉的(dí)活(huó)菌數(shù)達(dá)標(biāo)。
2.冷(lěng)凍(dòng)階段(duàn)：冰晶(jīng)形成(chéng)與細胞保護(hù)
快(kuài)速冷凍(dòng)(-80℃以下(xià))：通(tōng)過液(yè)氮或超(chāo)低溫(wēn)冰(bīng)箱(xiāng)實現，使菌體周圍水分迅速形成(chéng)細小冰晶(jīng)(直徑(jìng)<10 μm)，減少(shǎo)冰晶(jīng)對細胞(bāo)膜(mó)的穿(chuān)刺損傷；
慢速冷凍(dòng)(-20℃至-40℃)：適(shì)用於(yú)部(bù)分(fēn)對低(dī)溫(wēn)敏(mǐn)感的(dí)菌種(如某些(xiē)放綫菌)，通過控製降溫速率(0.5~1℃/min)，允(yǔn)許細胞內水分逐步(bù)外(wài)排，減少胞內冰(bīng)晶形成(chéng)。
3.升華幹(gān)燥(zào)階段：真(zhēn)空(kōng)環境下去(qù)除(chú)遊(yóu)離水(shuǐ)
真(zhēn)空係統(tǒng)啟動：當樣品溫(wēn)度(dù)降至-40℃以下時，開啟真空(kōng)泵(壓力通常<10 Pa)，使(shǐ)冰(bīng)晶直(zhí)接從固態(tài)升華為氣態(tài)(無(wú)需(xū)經過液態)；
物(wù)理(lǐ)原(yuán)理(lǐ)：根據克勞(láo)修(xiū)斯(sī)-克拉(lā)佩龍方程，低溫下(xià)冰的飽(bǎo)和蒸氣(qì)壓遠(yuǎn)低(dī)於(yú)水，因此真(zhēn)空環境可(kě)加(jiā)速冰(bīng)晶(jīng)升華。
加(jiā)熱(rè)控製：通過(guò)隔板加(jiā)熱(rè)(溫(wēn)度範圍(wéi)-20℃~30℃)提供升華潛(qián)熱(約2838 kJ/kg)，避免樣品溫(wēn)度過(guò)低(dī)導致(zhì)升華(huá)速率下(xià)降(jiàng)；
4.解析(xī)幹燥(zào)階(jiē)段(duàn)：去(qù)除結合水
提高(gāo)溫度(20℃~40℃)：在升華(huá)幹(gān)燥完成(chéng)後，進一(yī)步(bù)升高(gāo)樣品(pǐn)溫度，破壞菌體與結(jié)合水之(zhī)間的氫鍵(jiàn)，將(jiāng)殘(cán)留(liú)水分(通(tōng)常(cháng)1%~3%)降低；
作(zuò)用(yòng)：結合(hé)水是微(wēi)生(shēng)物代謝活動(dòng)的主(zhǔ)要介(jiè)質，去除後可(kě)抑製(zhì)酶活性與(yǔ)化(huà)學(xué)反應(yīng)，顯(xiǎn)著延長菌種(zhǒng)保(bǎo)存(cún)期。
終點(diǎn)判斷：通過(guò)壓力上升(shēng)測(cè)試(shì)(Pressure Rise Test)或(huò)殘餘水(shuǐ)分分析(如(rú)卡(qiǎ)爾費(fèi)休法(fǎ))確(què)認(rèn)幹(gān)燥完成，通(tōng)常(cháng)總(zǒng)幹(gān)燥(zào)時間(jiān)需12~48小時(shí)。
下(xià)一(yī)篇(piān)：製藥凍幹機基(jī)於(yú)水(shuǐ)的三相變(biàn)化(huà)(固(gù)態(tài)，液(yè)態，氣態)
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